Gestión de aguas residuales industriales

Asegurar el cumplimiento rentable de los efluentes ambientales con instrumentos fiables

Límites de los efluentes

Los organismos reguladores del medio ambiente de todo el mundo han establecido límites de efluentes para determinadas clases de sustancias que pueden estar presentes en las aguas residuales según su origen. Además de las sustancias orgánicas que causan un agotamiento problemático del oxígeno en la masa de agua receptora, es necesario controlar estrictamente el nitrógeno y el fósforo, ya que son la causa principal del crecimiento excesivo de las algas. En las aguas residuales industriales, los parámetros adicionales como los metales pesados, los componentes químicos definidos o simplemente el color del efluente también deben ser controlados estríctamente, dependiendo de la naturaleza específica y el origen de las aguas residuales.

La vigilancia en tiempo real del contenido de DBO de las corrientes de aguas residuales permite a la planta reducir los gastos de tratamiento municipal, aumentar la eficiencia de los procesos y disminuir los gastos de explotación.

Carbono orgánico

El parámetro más importante, sin embargo, es la cantidad de carbono orgánico presente en las aguas residuales. Tradicionalmente esto se determina midiendo la llamada Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), que es una medida de la cantidad de sustancias biológicamente degradables en las aguas residuales. Estas sustancias son descompuestas por los microorganismos; por lo tanto, la demanda de oxígeno se mide en términos del oxígeno consumido por los microorganismos durante un período de cinco días (DBO5) o siete días (DBO7). En los EE.UU., la Agencia de Protección Ambiental (EPA), que establece directrices según lo requerido por la Ley Federal de Control de Contaminación del Agua, utiliza los niveles de DBO para medir la fuerza del efluente de una planta industrial. El programa de tratamiento de aguas residuales de una planta debe controlar eficazmente el contenido de DBO de sus aguas residuales antes de enviarlas al alcantarillado.

¿Cómo se mide la carga de carbono en tiempo real?

Si bien la vigilancia de la DBO es el método que refleja más fielmente la realidad biológica, el parámetro no puede utilizarse como indicador en tiempo real para controlar las corrientes de aguas residuales, debido a su largo plazo de cinco o siete días. Por lo tanto, para fines de control deben utilizarse otros parámetros que puedan medirse en tiempo real y que reflejen la carga de carbono orgánico. Dependiendo de la naturaleza predominante de la carga orgánica, pueden utilizarse diferentes sensores. Si la carga orgánica viene como sólidos no disueltos o una suspensión (por ejemplo, productos lácteos), puede ser detectada y medida utilizando los sensores de infrarrojo cercano (NIR) de optek AS16-N, AF16-N o Turbidímetro TF16-N. Los orgánicos disueltos se reflejan clásicamente por el Coeficiente de Absorción Espectral (SAC) medido a 254 nm, usando un sensor UV como el AF45.

Clarificador final en una instalación de tratamiento de aguas residuales

Fuentes de carbono orgánico en los procesos industriales

Los altos niveles de carbono orgánico suelen ser un indicador directo de las pérdidas de producto durante la producción. Además de los equipos dañados, como los intercambiadores de calor deteriorados, donde el producto puede filtrarse al agua de refrigeración, los procesos de limpieza y esterilización (CIP/SIP) insuficientemente controlados y la detección de la interfaz de productos no óptima son la razón principal de las pérdidas de productos y de las altas cargas orgánicas en el flujo de aguas residuales resultante.

Detección de la interfaz del producto

Para controlar estrictamente el manejo del producto, es necesario una detección fiable del mismo. La capacidad de diferenciar entre los productos y el agua utilizada para mover los productos, directamente minimiza la cantidad de producto que se descarga en la corriente de desechos. Dependiendo de la naturaleza físico-química del producto, se pueden aplicar diferentes sensores. En las aplicaciones lácteas, se pueden utilizar sensores de turbidez como el AS16-N o el AF16-N, mientras que en la industria de las bebidas se utilizan principalmente sensores de color como el AF26 o el AF16-F.

Utilizando un sensor en línea, las transiciones de producto pueden ser vistas en tiempo real, permitiendo a los operadores ahorrar agua y producto.

Vigilancia de la limpieza del lugar (CIP) y la esterilización en el lugar (SIP)

Además de alcanzar los objetivos principales de los procesos CIP/SIP, como la limpieza y la esterilización, la vigilancia adecuada de dichos procesos tiene varias ventajas, como la de reducir al mínimo el consumo de energía, agua y agentes de limpieza. La cantidad de residuos y desechos en el flujo de agua de limpieza puede ser monitoreada usando un sensor de turbidez como el TF16-N para evitar el exceso de limpieza. En caso de que se utilicen agentes ácidos o cáusticos para la limpieza y/o esterilización, un fiable sensor de conductividad de amplio rango como el ACS60 o ACF60 puede utilizarse para determinar la concentración del producto de limpieza hasta el nivel de conductividad del agua ultrapura utilizada para enjuagar el sistema posteriormente. De esta manera, las soluciones de agentes que son suficientemente limpias pueden ser recicladas y la cantidad de agua pura para la limpieza es igualmente minimizada. La reducción del uso de agentes de limpieza no sólo disminuye su consumo, sino que también disminuye la carga de agentes de limpieza enviados a la corriente de aguas residuales. El exceso de agentes de limpieza puede tener un impacto negativo en el proceso de tratamiento de las aguas residuales porque sus propiedades biocidas o los valores extremos de pH reducen la población microbiana en el tratamiento biológico.

Los sensores en línea monitorean y controlan el proceso CIP para optimizar el calor, los agentes de limpieza y el consumo de agua.

Monitoreo del color

Si bien la vigilancia del color del agua bruta para fines industriales o de agua potable es relativamente común, especialmente cuando se utiliza una fuente de agua natural, la vigilancia del color de los efluentes de las plantas de aguas residuales suele limitarse a las industrias "de color intensivo" como las plantas de fabricación de textiles o de cuero. Para asegurar la calidad del efluente incoloro de las aguas residuales, los sensores de absorción VIS AF16-F o AF26 pueden ser usados para el monitoreo de color en tiempo real.

Beneficios de la monitorización

Si bien los beneficios de la reducción de la pérdida de producto son evidentes, la descripción de las ventajas de controlar la carga orgánica en el flujo de efluentes necesita una mayor diferenciación. En caso de que la planta tenga su propia instalación de tratamiento de aguas residuales, la carga medida puede utilizarse para controlar directamente los parámetros de tratamiento, como la intensidad de la aireación. En caso de que las aguas residuales industriales sean tratadas en una planta municipal, normalmente utilizarán cargas de carbono orgánico para determinar las cargas para los usuarios industriales de sus instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Además, hay límites de carga que se permite descargar a la planta industrial en un momento dado para evitar la sobrecarga de la planta de tratamiento. El incumplimiento de esos límites puede dar lugar al pago de multas importantes. Sin necesidad de reactivos para el análisis, el costo total de propiedad de los sensores mencionados es muy bajo, lo que permite un corto período de rentabilidad de la inversión basado en la reducción de la pérdida de producto y el menor uso de agua.